Main technical performance parameters for the renovation and exhibition updates of the Science Museum exhibition hall in Shiyan City

序号

展品名称

主要技术性能

数量

备注

 1

机械渐变线

技术规格：1800mm×650mm×2200mm；

展项组成：展品主要由底座、台面、有机玻璃罩、机械渐变钣金组件、伺服电机、电气控制系统、说明牌等组成。

科学原理：展品通过行星齿轮系、空间连杆机构、间歇槽轮机构、万向节机构、光圈机构、机械手、异形齿轮机构以及曲柄重锤机构等，有机结合进行运动的传递与转换，演示机械渐变的立体视觉。

操作方法：观众按下“启动”按钮，观察机械渐变线的运动状态。

其他要求：供电需求：AC220V/50Hz，1200W。

1套上海惯量成品展项

 2

龙卷风

技术规格：1500mm×1500mm×2200mm；

主要材料采用：钢架，冷轧钢板、烟雾发生器、循环风扇、金属烤漆、低压延时控制电路、不锈钢自复位金属按钮等。

展示目的：观众可以通过该展项的展示，了解大自然中龙卷风的形成原理，以及在自然灾害来临时对自身安全可以具有一定的保护作用，知道其原理就能明白如何防范。

展示内容：展项主体为一个可演示龙卷风形成的机器。该展项主要由安装在顶部的造雾机和风扇，四周带有气孔的不锈钢圆管，以及底座和操作按钮构成。其中，以及底座和操作按钮构成。其中，不锈钢圆管在启动电源后，可通过其自带的一竖排气孔喷出气流。游客来到展项前，观看操作说明后点击底座上的开始按钮，电源被接通。这时展品顶部安装的造雾机和风扇开始工作，使小水滴和空气被迫下降，同时从四周管子侧壁喷出的气流使下降气流发生旋转，形成自上而下的空气涡旋，观众可以观看到“龙卷风”的形成过程及其形态变化，一段时间后，龙卷风消散。

电源要求：AC220V  150W。

1套上海惯量成品展项

 3

飞绳

技术规格：1800mm×600mm×1100mm

展示原理及内容简述：在电机的带动下，绳子可以被加速运行，
电机加速绳子运动的同时，重力会向下拉它，在物体的惯性和内部抗张强度的共同作用下，绳子可以保持稳定性。若没有重力，绳子则会在惯性的作用下以一个圆形的方式运动。
当绳子碰到其它物体时，就会呈现出很多不同的状态，有一些是可预测的，而有一些则是意想不到的。

展品操作说明：按下启动按钮，待绳环飞起后，转动手轮控制绳环的方向。

展项制作说明：展品需采用小功率电机，保障展品使用者及围观人员安全；展台冷轧钢板围板，内部：方钢骨架，预留检修口。

展品主要设备配置、用材及技术参数：电机、绳环、手轮、连接件、标准件、延时电路、图文版、配电（控制）箱、漏电保护开关，电气元器件及辅料等。

1套上海惯量成品展项

 4

机械渐变

技术规格：4800mm×1100mm×2800mm

展示内容：展项由三个独立的旋转机构和电机构成。参与时，观众可以直接走近展台观察每个独立的旋转机构旋转过程中所呈现的优美的视觉渐变图案交替，远看组合而成方格的颜色交替变换，也形成横竖方向的线条感。

展示原理：齿轮是边缘有齿，能够连续咬合的机械元件，能够改变力的大小和方向。齿轮的齿的形状可以实现最小的磨损、震动与噪音，并达到最高的传输效果。行星齿轮系、空间连杆机构、间歇槽轮机构、万向节机构、光圈机构、机械手、异形齿轮机构以及曲柄重锤机构等，有机结合进行运动的传递与转换。

操作方式：观众直接走近展台观察每个独立的旋转机构旋转过程中所呈现的优美的视觉渐变图案。

电源需求：220V/1500W。

1套上海惯量成品展项

 5

缓慢的气泡

技术规格：2200mm×750mm×2000mm

展示原理及内容简述：展项展示了气体体积和压强的关系，让游客直观的了解波义耳定律以及流体的粘滞阻力等相关知识。
展台上有一个打气装置，容器里面装有硅油。由于打气装置向容器底部打气。观众可以看到，气泡上升过程中，由于压强逐渐减小，其体积逐渐增大。从而了解波义耳定律：在温度和其他条件不变的情况下，气体的压强和体积成反比关系。

展品操作说明：观众操作打气装置；观察三种容器不同密度液体中气泡是如何运动的。

电源需求：220V/150W。

1套上海惯量成品展项

 6

机械韵律

展览尺寸：4000mm×4100mm×1800
mm。

组成：展品由小丑独轮车、台阶提升螺旋下降机构、机械手、多连杆提升机构、旋转机械手、巨型转轮、二进制、齿轮提升机构、分色机构、翻转链条10个模块组成，每个模块的规格大小、操作方法及科学原理如下：

1、★机械韵律–小丑独轮车（规格：1400mm×500mm×1800 mm）

操作：等待上一关送来的小球到达车轮右下方；转动手轮，把小球送往下一关。

原理：小球是怎么从右下方被运送到左上方的呢？转动手柄驱动车轮，左下方轨道内的小球遇到车轮正面有圆洞的位置时，就会滚进洞内被车轮带走，在小球入洞到被释放的过程中会被一截弧形的金属杆挡住，小球不会掉下来。直到车轮带着小球到达释放口，弧形金属杆到了尽头，小球就顺利地落入下一条轨道。

2、机械韵律–台阶提升螺旋下降机构（规格：900mm×500mm×1500
mm）

操作：观察台阶提升小球的过程；观察小球在螺旋下降过程中的状态。

原理：小球是怎么通过上活动台阶从低处往高处运动的？关键在于六个彩色台阶下面是六个凸轮的组合设计。当左边第一个台阶上升、第二个台阶正好下降时，就把小球从第一级台阶带到第二级台阶，周而复始，小球最后到达最高的台阶。凸轮的轴孔不在圆心，六个凸轮被穿在同一根传动轴上，但互相之间错开一定的角度。当电机带动轴转动时，每个凸轮按照自己的“姿势”转动，等于给上面的台阶编写了一个依次运动的程序，带动每一个台阶各自做升降的运动循环，配合起来就运走了小球。

3、机械韵律–机械手（规格：1200mm×500mm×1800
mm）

操作：在触摸屏上点击选择运送小球的轨道；观察机械手拿起小球准确送入指定轨道。

原理：我们的指令是怎么发送给机械手的呢？机械手是怎样抓住小球并精确摆放定位的呢？触摸屏上的指令被用无线网的方式发送给一个叫做可编程控制器（PLC）的装置，这个PLC就像是机械手的大脑，存储着已经编写好的的程序，可以驱动机械手去抓取、搬运物件或操作工具。自由度是机械手的一个重要参数，这里机械手是二自由度的，要想到达空间任意一点，一般需要3个自由度，想要做出复杂的动作，就需要更高的自由度。在程序的精确控制下，机械手“闭着眼睛”都能做到的动作和效率，是我们人类望尘莫及的。

4、★机械韵律–多连杆提升机构（规格：1200mm×500mm×1500
mm）

操作：让小球进入轨道；转动手轮，使多连杆机构运行；观察小球被提升的过程。

原理：连杆机构是如何组成的？有什么特点？这里运用了多连杆机构，把我们摇动手轮的圆周运动转化为往复直线运动，把小球不断抬高并放入下一级轨道。连杆机构是机械机构组成部分中的一类，它的运动形式多样，可实现转动、摆动、移动等复杂运动，但一般情况下，只能近似实现给定的运动，常用于速度较低的场合。

5、★机械韵律–旋转机械手（规格：900mm×500mm×1500 mm）

操作：让小球进入轨道；观察小球是怎样被这个不停旋转的机械手从低处搬运高处的。

原理：齿轮传动有什么特点呢？齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式。这个长得像变形金刚的机械装置也是用来抓取小球的，它全部由最普通的圆柱齿轮组成，纵向排列的五个齿轮决定了机械手的高度，横向排列的五个齿轮决定了机械手搬运小球的距离，这套机构巧妙地运用齿轮组合实现整体自身的旋转，达到搬运的目的。

6、机械韵律–巨型转轮（规格：1400mm×500mm×1800
mm）

操作：让小球进入轨道；转动手轮，观察运动机构是怎么把小球运走的；

原理：手轮持续的转动是怎么传递出去？巨型齿轮是怎么按周期转动的？这里共有3种传动方式：链条传动、槽轮传动和齿轮传动。手轮转动后通过链轮和链条驱动槽轮，槽轮与圆柱销组成的单向间歇机构把持续转动变成有规律的间歇转动，这种有规律的间歇转动再通过一个小齿轮使巨型齿轮运转起来。齿轮传动是靠主动轮齿和从动轮齿的相互啮合完成的，小齿轮带动大齿轮，转动速度减慢；大齿轮带动小齿轮，转动速度加快。齿轮传动还分为外齿轮和内齿轮，橱窗里的小齿轮就是“长”在大齿轮内侧的，叫做内齿轮传动。

7、机械韵律–二进制（规格：1400mm×500mm×1600
mm）

操作：转动手轮，让小球进入这个特制的二进制轨道；注意黑色拨片摆动和小球掉落的位置。

原理：二进制和十进制进位是不同的，通过观察拨片、小球下落位置和数码管上显示的转化规律，想想它们之间是怎么换算的？日常生活中常用十进制有1-9个数字组成，十个一分钱等于一角钱，就是我们常说逢十进一。而二进制只用0和1两个数字组成，进位规则是“逢二进一”，以加法为例：0+0=0，0+1=1，1+1=10。因为它只使用0、1两个数字，适合于只有两种状态信息的表示。比如：电路的接通和断开、光线的有和无等。我们使用的电脑，运算方式用的就是二进制。

8、机械韵律–齿轮提升机构（规格：1200mm×500mm×1500
mm）

操作：让小球进入轨道；转动手轮，观察小球是怎么在轨道中被运走的。

原理：要想把小球从低处运到高处，可以采用什么样的机械传动方式呢？随着手轮的转动，右侧低处的小球落入白色齿轮的轮齿间，在齿轮外围金属导轨的约束下被提升到高处，当小球到达白色齿轮能提升的最高点时会巧妙地离开这个齿轮，通过轨道滚动到左侧位置更高的蓝色齿轮旁边，被蓝色齿轮用同样的方式再次提升，从而完成了小球的两次提升过程。在这里，白色齿轮和蓝色齿轮之间的传动用的是同步带，这是一种长着牙齿的传动带，它可以和同步轮啮合，有传动精度高、噪音低、不需要润滑等优点，还能实现长距离传动，这是齿轮传动不太容易做到的。

9、机械韵律–分色机构（规格：1200mm×500mm×1500
mm）

操作：观察机构组成：右侧是小球排队装置，中间是色彩识别装置，左侧是分球装置；观察小球是如何排队、被识别颜色和输送的。

原理：不同颜色的小球是怎么被识别的呢？分球装置是怎么分配小球去“专用车道”的呢？
小球依次排队，是怎么每隔一段时间被放行一个的？小球颜色的识别靠的是色彩传感器，可以想象为传感装置的“肚子”里装着一套“色卡”，遇到需要识别的小球时，它会用自己的“色卡”，对比出相同或相近的颜色，就算是认出来了。色彩传感器其实是不认识颜色的，它只会认真快速地对比，每识别成功就立刻放走一个小球，然后告诉右侧的十字拨叉转动一次，后面的小球才能依次进入识别区。

10、机械韵律–翻转链条机构（规格：1200mm×500mm×1800
mm）

操作：观察右下方翻转机构的运动状态和规律；转动手轮，观察小球被链条提升输送到高处的过程。

原理：两个机构分别是怎么工作的？两个机构之间是怎么衔接的？在橱窗下方，由电机、驱动齿轮和运送小平台组成翻转机构，将来自齿轮的一个方向的转动转化成为小平台的往复摆动，巧妙地把小球送到与链条机构的入口，链条上每隔一段距离长着一个小叉子，这些小叉子可以托住小球举升，把小球送入下一条导轨。链条传动是一种常见的机械结构，咱们的自行车就是一个例子，大链轮与脚蹬相连，是主动轮；小链轮与车轮相连，是从动轮，变速自行车因为有多组主动轮和从动轮，所以能组合成多个传动比。

1套上海惯量成品展项

 7

磁力转盘

技术规格：1000mm×1000mm×800mm

展项组成：展品主要由底座、台面、线圈、永磁铁、导轨、金属铝支架、说明牌等组成。

科学原理：展项运用了电生磁的原理和磁生电的原理。

操作方法：观众转动装有永磁铁的转盘，移动滑块，将转动的圆盘移动到装有通电线圈的环中，观察转盘的运动状态；转动通电线圈的环，观察转盘的运动状态。

1套上海惯量成品展项

 8

跳舞回形针

技术规格：1000mm×1000mm×800mm；

展项组成：展品主要由底座、台面、有机玻璃罩、线圈、装饰线圈、铁芯、锅形底盘、回形针、说明牌等组成。

科学原理：锅形底盘上的回形针在磁场的作用下随着音乐的高低变化产生不同的跳动。铁制品的回形针是可以被磁铁吸引，下方有一个线圈，通电后会产生磁场，变成电“磁铁”。线圈两端的电压随着音乐节奏起伏变化，磁场强弱也随之变化。当磁场变强时，回形针克服了自身的重力，站立了起来；当磁场变弱时，回形针被重力拉了下来，回形针就跟着音乐节奏跳起舞来。展项运用了电生磁的原理。

操作方法：观众按下“启动”按钮，再按下“选曲”按钮，观察回形针的运动状态。

其他要求：供电需求：AC220V/50Hz，100W。

1套上海惯量成品展项

 9

导电大比拼

技术规格：2.0m×2.0m×0.3m；

展项组成：展品主要由低压电路、绝缘材料（不低于5种）、导体（不低于5种）、电灯、风扇、欧姆表、电流表等组成。

科学原理：参与者通过各种不同的材料进行连接电路，观察电路上用电设备的状态以及电流表的指针偏转情况，参与者想知道原因可以通过欧姆表进行测量验证。

操作方法：观众将不同的材料接进电路，观察用电设备的状态以及电流表的偏转情况，思考原因。

其他要求：安装在墙面上。

供电需求：AC220V/50Hz，100W。

1套上海惯量成品展项

10  

发电机和电动机

技术规格：2.8m×0.35m×2.8m；

展项组成：展项由框架、背板、电动机、发电机、负载、线路、说明牌等组成。

科学原理：摇动发电机模型上的手柄带动发电机发电，电能通过导线传输到电动机模型以及小型用电器上。每个用电器上都有相应的开关控制，通过控制开关连接的用电器的数量来感受发电用电情况。展品通过发电机和电动机的结合展示了机械能—电能—机械能之间的转换。

操作方法：观众转动发电机或电动机模型，观察其工作状态。

其他要求：供电需求：AC220V/50Hz，50W。

1套上海惯量成品展项

11  

闪电墙

技术规格：2m×0.5m×2.8m；

展项组成：展品主要由辉光盘、金属框架、音响、背景墙、说明牌等组成。

科学原理：闪电墙实际是由一块块辉光盘拼接而成。辉光盘的中心装有高频高压电极，盘内充满了低压惰性气体。高压电极通电后，由于电场很强，而惰性气体又较稀薄，便被电离，从而激发出美丽的辉光。惰性气体中含有不同的元素，便产生不同的颜色。我们经常看到街边绚烂闪烁的霓虹灯，就是利用了辉光放电的原理。

操作方法：观众按下“启动”按钮，用手触摸闪电墙，观察闪电墙的变化。

其他要求：供电需求：AC220V/50Hz，3000W。

1套上海惯量成品展项

12  

彩虹风车

技术规格：2200mm×1200mm×800mm；

展项组成：展项由灯箱、偏振片、风机、出风管道、说明牌等组成。主要材料有A3冷轧钢板、亚克力、不锈钢、亚克力、偏振片等。

科学原理：为什么偏振片可以使自然光变成偏振光。初始灯箱发出的白光是杂乱的，而在灯箱上的偏振片，像一把大篦子，只让一个振动方向的光波透过，成为白色偏正光。灯箱前方转动的风车是由偏振片做成的，当风车转动时，风车的色调就会根据风车角度的变化而变化。

操作方法：观众按下“启动”按钮启动风机，吹动风车旋转；观察风车旋转到不同角度时的颜色变化。

其他要求：AC220V/50Hz  150W。

13  

弯曲的水流

技术规格：1800mm×400mm×2000mm；

展示内容：展项主要利用音频发生器产生不同的声波频率并作用在水流线上，我们就会看到弯折的水流，这是由于声波在传播时，遇到障碍物水流线，则对水流线形成压力，于是，水流线得到一个水平方向的力，水流线会在受力点上发生折弯。当水流线受到不同方向和大小的力的作用时，水流的弯曲程度也不同。展项由水循环装置、频闪灯和数显表等组成。参与时，观众旋转调频旋钮，展项启动，水龙头开始滴水，同时频闪灯开始闪烁。此时可以看到下落的水流形成一定程度的折弯现象。改变频率，可观察水流折弯程度的变化。

展示原理：展项涉及的科学知识很丰富，包括：水分子间的作用力、牛顿力学、声波和视错觉等。当水流刚刚离开出水口时，会受重力作用往下落。但是由于水分子间作用力表现为引力，水分子间就像小朋友们手牵着手一样不会分开，所以我们看到的是成束下落的水流。

操作方式：旋转旋钮启动装置，观察下落水流的折弯情况；旋转旋钮改变频率的大小，观察水流的变化。

其他要求：AC220V/50Hz  550W。

1套上海惯量成品展项

14  

光迷宫

技术规格：1600mm×500mm×2000mm；

展项组成：护栏、支架、旋转机构、光学元件、激光发生器、按钮、说明牌等。

展示内容：展项主要通过机电互动的方式，向观众演示光的反射这一光学现象。展项由反光镜、光源、传感器等装置组成。互动时，当观众按下启动按钮，起点处会发射一束光源，转动旋钮调整反光镜角度使光源反射到目标靶点，成功后点亮灯光并发出音乐。通过旋钮控制光学元件（反光镜）转动，可以使光源在通过镜面时产生反射，从而改变光线的传播方向。当合理调整不同平面镜的角度，光源就能够在参与者的控制下经过多次反射到达顶部接收端了。

操作说明：观众按下“启动”按钮，起点处发射一束光源；转动旋钮，调整反光镜角度，使光束经过镜面反射到达顶部接收端点亮灯光并发出音乐。

其他要求：AC220V/50Hz  250W。

1套上海惯量成品展项

15  

裸眼3D炫屏

技术规格：800mm×1200mm×2000mm

展项组成：展项由按钮、LED灯带和步进电机等组成。其中的单个成像组件利用人类视觉暂留技术，通过一列超高密度的LED灯带旋转成像，从而呈现立体视觉效应。框架、透明罩、LED灯带、电机、触摸屏、摄像头、控制软件、说明牌等。

展示内容：参与时，观众选择图像，按下启动按钮，成像组件开始高速旋转。观众可以看到透明罩内呈现出3D立体感的影像，感受科技的新奇。这些影像可以根据实际展示需要进行选择。也可现场将观众头像拍摄后进行显示。展项中通过LED灯带的高速转动，在人体的视觉暂留效应影响下，形成立体的图案。

操作说明：观众选择图像，按下按钮，观看透明罩内呈现出3D立体感的影像； 按下拍摄按钮对自己拍照，选择照片，观看透明罩内呈现出的自己的3D立体影像。

其他要求：AC220V/50Hz  550W。

1套

16  

配眼镜

技术规格：2200mm×550mm×1450mm

展项组成：展项由钣金底座、转动机构、有机玻璃框架、玻璃镜片、视力表灯箱、说明牌等组成。

科学原理：光的投射、折射和聚焦原理。

操作说明：转动两片圆盘，选择不同种类和度数的镜片进行组合；尽量看清对面的视力表，就能大概知道自己需要配戴眼镜的度数。

其他要求：AC220V/50Hz  50W。

1套上海惯量成品展项

17  

立体动画

技术规格：1000mm×1000mm×800mm

展项组成：展项由钣金底座、人造石台面、有机玻璃防护罩、青蛙模型、荷花模型、灯光、转动机构、电气控制系统、说明牌等组成。

操作说明：按下“启动”按钮，仔细观看圆盘上模型转动后的效果。

科学原理：青蛙和荷花为什么会动起来呢？在所见物体消失后，人眼仍会保留其图像约0.1秒，这就是视觉暂留现象。如果物体或图形快速变化，它们的像就会在视网膜上交叠起来。动画正是利用视觉暂留现象，将一个连续动作分解成一幅幅静止的图像。然后使其快速闪现，就形成了连续动作的动画效果。

其他要求：AC220V/50Hz  150W。

1套上海惯量成品展项

18  

分形艺术

展项尺寸：1800mm×1800mm×2500mm；

展示目的：展项主要展示了分形的基本概念及有关分形学的知识信息。

科学技术原理：分形几何是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学。由于不规则现象在自然界普遍存在，因此分形几何学又被称为描述大自然的几何学。分形几何学建立以后很快就引起了各个学科领域的关注。不仅在理论上，而且在实用上分形几何都具有重要价值。

功能描述：展项设置了一个独立的小屋，屋外的墙壁上固定有显示屏，屏幕下方设置有若干操作按钮。屋内的天花板上可通过投影仪同步播放屋外显示屏幕的内容。观众通过按钮设定分形图案参数以及构成分形的方式。设置完成后，系统自动播放和演示分形的艺术。比如屏幕上出现了沙漠上的一颗小树苗慢慢分形变成一棵参天大树以及葱葱郁郁的森林的动态画面。放大小树的一个局部，会发现与整个森林具有相似性，树木之间的树干、树枝、树叶在形貌上是相似的，局部形态和整体形态相似。观众还可走入一旁的小屋内，屋子内天花板上的投影幕同步投影出分形图案的演变过程，屋内四周的镜子也会反射出分形图案演变的影像，观众置身其中，全身心地感受着美轮美奂的分形艺术。

操作流程：通过按钮设定分形图案的参数以及分形方式；观看显示屏播放的分形图案的演变画面；走近一旁小屋，进入美轮美奂的分形图案世界，充分感受分形艺术的魅力。

其他要求：AC220V/50Hz  1500W。

1套

19  

趣味影像

技术规格：3340mm×1500mm×2740mm；

展项组成：展品由框架、投影机、动感识别装置、互动软件、说明牌等组成。

科学原理：展项利用有趣的互动多媒体游戏，演绎光影结合的神奇艺术效果，激发公众探索科技奥秘的兴趣和好奇心。虚拟现实技术是一种利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真。

操作方法：观众在互动区域中做出各种动作，观看屏幕上画面的变化。

其他要求：220V/800W。

1套

20  

影子精灵

技术规格：φ1200mm×1100mm；

展项组成：展品由底座、台面、不同的不锈钢物品模型、投影机、音响、互动软件、说明牌等组成。

科学原理：展项通过不同物品的模型，结合投影机投影的动画效果，趣味地展示模型的影子。了解影子的形成以及丰富参与者的想象力以及增加观众对影子的趣味性。投影机照射其中一个模型，模型的影子在桌面上投放，影子变化成不同的小精灵开始活跃起来。

操作方法：观众用手轻触模型，看看会出现什么样的神奇影像。

其他要求：220V/800W。

1套